光半导体元件、光组件及光模块制造技术

本发明专利技术涉及一种光半导体元件、光组件以及光模块，通过降低掺杂剂原料的供给不均，从而以低成本制造。所述光半导体元件具备：InP基板、配置于InP基板的上方的活性层、配置于活性层的下方的第一导电型半导体层以及配置于活性层的上方的第二导电型包覆层，第二导电型包覆层包含1或多层第二导电型In1‑xAlxP层，在1或多层第二导电型In1‑xAlxP层的各层中，Al组成x为相当于第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，第二导电型包覆层整体的平均应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。

【技术实现步骤摘要】
光半导体元件、光组件及光模块
本专利技术涉及光半导体元件、光组件以及光模块，特别涉及抑制光半导体元件的包覆层中的掺杂剂的掺杂浓度不均的技术。
技术介绍
在光半导体元件中，有时使用由p型半导体层和n型半导体层夹持未掺杂(intrinsic)的多量子阱层的所谓pin结构。这里，p型半导体层和n型半导体层各自添加有p型和n型的掺杂剂(添加物)以实现p型和n型的导电性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平7-263804号公报非专利文献1：JournalofCrystalGrowth，27卷，118-125页，1974年。
技术实现思路
为了以低成本制造光半导体元件，期望提高元件制作成品率。以下，将在n型半导体基板上依次叠层活性层与p型半导体层(p型导电层)的以往的半导体激光元件为例进行说明。p型掺杂剂从p型半导体层等向活性层的扩散的不均对于半导体激光元件的元件特性、可靠性等带来影响，使制作成品率降低。专利技术人等对于p型掺杂剂的扩散的不均的原因进行了详细的研究，结果获得了以下认识。掺杂剂原子的扩散长度由作为原子特有的值的扩散系数和扩散时间来决定。在实际的生产工序中，为了重复相同规格的制作，扩散时间是相同的。因此，认为扩散不均的主要原因在于扩散系数本身的不均。进一步，扩散系数是取决于扩散温度和掺杂浓度的参数。与扩散时间同样，对于扩散温度，在实际的生产工序中可以看作相同。因此，认为扩散不均的原因中，掺杂浓度不均的影响大。因此，详细地研究了掺杂浓度的不均的原因，专利技术人等发现掺杂剂原料的供给稳定性存在问题。掺杂剂的原料的供给量为微量，易于受到配管、装置内部等供给通路的影响(吸附等)，原料供给工序中需要特别注意。然而，近年来，面对光半导体元件的进一步的高性能化需要以微细的水平控制扩散长度，在这样的状况下，利用与以往相同工序的对应变得困难。此外，认为来自位于活性层附近的包覆层的扩散的影响大。本专利技术是鉴于这样的课题而提出的，通过降低掺杂剂原料的供给的不均，来提供以低成本制造的光半导体元件、光组件以及光模块。(1)为了解决上述课题，本专利技术涉及的光半导体元件的特征在于，具备InP基板、配置于上述InP基板的上方的活性层、配置于上述活性层的下方的第一导电型半导体层以及配置于上述活性层的上方的第二导电型包覆层，上述第二导电型包覆层包含1层或多层第二导电型In1-xAlxP层，在上述1层或多层第二导电型In1-xAlxP层的各层中，Al组成x为相当于第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将上述第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，上述第二导电型包覆层整体的平均应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。(2)根据上述(1)所述的光半导体元件，可以是上述第二导电型包覆层包含1层第二导电型In1-xAlxP层，上述1层第二导电型In1-xAlxP层的Al组成x为相当于上述1层第二导电型In1-xAlxP层中的第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将上述1层第二导电型In1-xAlxP层的层厚设为临界层厚，上述1层第二导电型In1-xAlxP层的应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。(3)根据上述(1)所述的光半导体元件，可以是上述第二导电型包覆层包含1层第二导电型InP层和1层第二导电型In1-xAlxP层，上述1层第二导电型In1-xAlxP层的Al组成x为相当于上述1层第二导电型In1-xAlxP层中的第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将上述第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，将由Matthews的关系式求得的临界应变量设为上述第二导电型包覆层整体的平均应变量，上述1层第二导电型In1-xAlxP层的应变量的绝对值为由该平均应变量求得的上述1层第二导电型In1-xAlxP层的应变量以下。(4)根据上述(1)所述的光半导体元件，上述第二导电型包覆层除了n(n为2以上的整数)层第二导电型In1-xAlxP层以外，可以进一步包含在上述n层第二导电型In1-xAlxP层中相邻的第二导电型In1-xAlxP层之间分别配置的n-1层第二导电型InP层。(5)根据上述(1)～(4)中任一项所述的光半导体元件，可以是上述光半导体元件为半导体发光元件，上述InP基板为第一导电型InP基板，上述第二导电型包覆层整体的层厚为0.5μm以上2μm以下。(6)根据上述(5)所述的光半导体元件，其可以进一步包含在上述活性层与上述第二导电型包覆层之间配置的衍射光栅层。(7)根据上述(1)～(4)中任一项所述的光半导体元件，可以是上述光半导体元件为半导体光调制器，上述InP基板为第一导电型InP基板，上述第二导电型包覆层整体的层厚为0.5μm以上2μm以下。(8)根据上述(1)～(4)中任一项所述的光半导体元件，可以是上述光半导体元件为半导体受光元件，上述InP基板为半绝缘性InP基板，上述第二导电型包覆层整体的层厚为0.5μm以上2μm以下。(9)根据上述(1)～(8)中任一项所述的光半导体元件，可以是上述第一导电型为n型，上述第二导电型为p型，上述第二导电型掺杂剂为选自Zn、Mg、Be中的1种或多种原子。(10)本专利技术涉及的光组件可以具备上述(1)～(9)中任一项所述的光半导体元件。(11)专利技术涉及的光模块可以具备上述(10)所述的光组件。专利技术效果利用本专利技术，通过降低掺杂剂原料的供给的不均，提供以低成本制造的光半导体元件、光组件以及光模块。附图说明图1为表示本专利技术的第一实施方式涉及的光传输装置和光模块的构成的示意图。图2为本专利技术的第一实施方式涉及的半导体激光元件的俯瞰图。图3为表示结晶生长次数与p型掺杂剂的浓度的实验结果的图。图4为表示在InP层上InAlP层结晶生长的状态的示意图。图5为表示本专利技术的第一实施方式涉及的p型包覆层具有叠层结构的情况的概略图。图6为表示图4所示的p型包覆层中的p型InAlP层的Al组成x的范围的图。图7为本专利技术的第二实施方式涉及的EA调制器集成半导体激光元件的俯瞰图。图8为本专利技术的第三实施方式涉及的PIN型二极管的截面图。符号的说明1：光传输装置，2：光模块，3、3A、3B：光纤，11、21、103：印刷电路基板，12：IC，22A、2B、102：柔性基板，23A：光接收模块，23B：光发送模块，100：半导体激光元件，101、201：n型InP基板，102、202：n型InP缓冲层，103：多量子阱层，104：204p型InP间隔层，105、205：衍射光栅层，106：p型InAlP包覆层，107、308：p+型InGaAs接触层，108：聚酰亚胺，109、209、309：钝化膜，110：上部电极，111、211：下部电极，200：EA调制器集成半导体激光元件，200A：激光器部，200B：调制器部，200C：波导路部，203A：第一多量子阱层，203B：第二多量子阱层，206、307：p型包覆层，206a、307a：p型InP包覆层，206b、307b：p型InAlP包覆层，207A：第一p+型InGaAs接触层，207B：第二p+型InGaAs接触层，208：Ru掺杂InP掩埋层，210A：第一上部电极，210B：第二上部电极，220：波导路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光半导体元件，其特征在于，具备：InP基板，配置于所述InP基板的上方的活性层，配置于所述活性层的下方的第一导电型半导体层，以及配置于所述活性层的上方的第二导电型包覆层，所述第二导电型包覆层包含1层或多层第二导电型In1‑xAlxP层，在所述1层或多层第二导电型In1‑xAlxP层的各层中，Al组成x为相当于第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将所述第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，所述第二导电型包覆层整体的平均应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。

【技术特征摘要】
2017.06.14 JP 2017-1171761.一种光半导体元件，其特征在于，具备：InP基板，配置于所述InP基板的上方的活性层，配置于所述活性层的下方的第一导电型半导体层，以及配置于所述活性层的上方的第二导电型包覆层，所述第二导电型包覆层包含1层或多层第二导电型In1-xAlxP层，在所述1层或多层第二导电型In1-xAlxP层的各层中，Al组成x为相当于第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将所述第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，所述第二导电型包覆层整体的平均应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。2.根据权利要求1所述的光半导体元件，其特征在于，所述第二导电型包覆层包含1层第二导电型In1-xAlxP层，所述1层第二导电型In1-xAlxP层的Al组成x为相当于所述1层第二导电型In1-xAlxP层中的第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将所述1层第二导电型In1-xAlxP层的层厚设为临界层厚，所述1层第二导电型In1-xAlxP层的应变量的绝对值为通过Matthews的关系式求得的临界应变量的绝对值以下。3.根据权利要求1所述的光半导体元件，其特征在于，所述第二导电型包覆层包含1层第二导电型InP层和1层第二导电型In1-xAlxP层，所述1层第二导电型In1-xAlxP层的Al组成x为相当于所述1层第二导电型In1-xAlxP层中的第二导电型掺杂剂的掺杂浓度的值以上，将所述第二导电型包覆层整体的总层厚设为临界层厚，将由Matth...

【专利技术属性】
技术研发人员：北谷健，冈本薰，中原宏治，
申请(专利权)人：日本奥兰若株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP